[发明专利]成像系统和形成堆叠成像系统的方法及数字相机成像系统组件

权利要求书

1.一种成像系统，包括：

第一基底，具有正面和背面；

像素单元阵列，每一所述像素单元包括一个或多个传输晶体管，每一传输晶体管分别连接到各自的光电二极管并共享浮动节点，设置在所述第一基底内，用于累积和传输图像电荷以响应入射到所述光电二极管上的光；

每一所述像素单元还包括设置在所述第一基底内的复位晶体管，放大晶体管，及滚动曝光行选择晶体管，用于转换图像电荷到图像信号并当选择滚动曝光读出模式时将所述图像信号连接输出所述第一基底；

全局曝光读出电路块，设置在第二基底内，所述第二基底堆叠在所述第一基底的正面，所述全局曝光读出电路块用于当选择全局曝光读出模式时，将所述图像信号通过所述第二基底连接输出；

芯片内互连，用于直连所述放大晶体管的源极到所述全局曝光读出电路块；及

现场可编程门阵列FPGA，设置在所述第二基底内，用于提供可控的配置功能及信号处理功能；

在所述第一基底上的滚动曝光行选择晶体管关闭时所述全局曝光读出电路块的可选全局曝光读出模式将图像信号从所述放大晶体管通过全局曝光输出放大晶体管和全局曝光行选择晶体管连接输出到图像传感器的列线；

所述全局曝光读出电路块的全局曝光读出模式包括连接在所述放大晶体管和所述全局曝光输出放大晶体管之间的电路器件，用于执行所述放大晶体管和所述电路器件的相关双采样；

所述全局曝光输出放大晶体管的漏极连接到电源，所述全局曝光输出放大晶体管的栅极通过所述复位晶体管连接到电源。

2.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于，所述像素单元的多个传输晶体管及其分别连接的光电二极管包括四个传输晶体管和四个光电二极管，其中所述多个传输晶体管共享浮动节点并连接到所述复位晶体管和所述放大晶体管的栅极。

3.根据权利要求2所述的成像系统，其特征在于，所述四个光电二极管以2×2方式排列设置。

4.根据权利要求2所述的成像系统，其特征在于，所述四个光电二极管中的一个光电二极管通过一个红光滤光器接收入射光，一个光电二极管通过一个蓝光滤光器接收入射光，两个光电二极管分别通过绿光滤光器接收入射光。

5.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于，所述可选的滚动曝光读出模式和全局曝光读出模式根据图像传感器的功能应用设定选择。

6.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于，在所述第二基底上的全局曝光读出电路块内的晶体管关闭时所述可选滚动曝光读出模式将图像信号从所述放大晶体管通过第一基底上的滚动曝光行选择晶体管连接输出到图像传感器的列线。

7.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于，所述全局曝光输出放大晶体管和地端之间包含三个组件，所述三个组件包括复位电容，连接在所述全局曝光输出放大晶体管的栅极和通过全局曝光复位晶体管的图像信号的输出端点之间；信号电容，连接在所述输出端点和第三组件全局曝光信号选择晶体管的漏极之间，所述全局曝光信号选择晶体管的源极连接到地端。

8.根据权利要求7所述的成像系统，其特征在于，所述全局曝光输出放大晶体管和地端之间包含三个组件，所述三个组件包括复位电容，连接在所述全局曝光输出放大晶体管的栅极和第二组件全局曝光信号选择晶体管的漏极之间，所述全局曝光信号选择晶体管的源极连接到通过全局曝光复位晶体管的图像信号输出端点，所述全局曝光信号选择晶体管的源极还连接到第三组件信号电容，所述信号电容连接在所述图像信号输出端点和地端之间。

9.根据权利要求8所述的成像系统，其特征在于，所述全局曝光复位晶体管连接所述放大晶体管到所述复位电容和信号电容之间的端点，全局曝光偏置电流晶体管连接所述放大晶体管到地端。

10.根据权利要求9所述的成像系统，其特征在于，所述全局曝光复位晶体管连接所述放大晶体管到所述全局曝光信号选择晶体管的源极和所述信号电容之间的端点，所述全局曝光偏置电流晶体管连接所述放大晶体管到地端。